浙江大学材料科学基础实验力学实验报告

实验报告

课程名称：材料科学基础实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称：光学性能 实验类型：________________ 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

材料的力学性能

实验1 45钢（淬火、低温回火态）的静拉伸试验

一、实验目的

（1）掌握金属拉伸性能指标的测定方法，加深对拉伸性能指标物理意义的理解。 （2）了解组织形态对力学性能特点的影响。 二、实验原理 （1）屈服强度σS

淬火低温回火的45钢没有明显物理屈服现象，应测量其屈服强度σ0.2，即为试验在拉伸过程中标距部分残余伸长达原长度0.2%的应力。 （2）抗拉强度σb

将试样加载至断裂，由断裂前的最大载荷所对应的应力即为抗拉强度。 （3）延伸率δ

延伸率为试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比即：

δ=[（L K -L 0）/L 0]×100% L 0与L K 分别为试样原标距长度和拉断后标距间的长度。 根据测定延伸率的需要，在试样上先刻出标距，并分为10分格。

由于断裂位置对δ有影响，其中以断在正中的试样伸长率为最大。因此测量断后标距部分长度L K 时分为两种情况：

Ⅰ.如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1/3L 0，可直接测量断后两端点的距离L K 。 Ⅱ.如果拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1/3L 0则要用移位法换算L K ，如图所示： 先在长段上从断口处O 截取一段OC ，其长度等于1/2或稍大于1/2标距的总格数；再由C 向断口方向截取一段CB ，令CB 的格数等于C 到邻近标距端点D 的格数CD ；则AC+CB 便

专业：材料科学与工程 姓名：

学号： 日期： 地点：曹楼

是断后长度。这样处理就相当于把CB移到试样的另一端，接到A处，变为断口在正中。

（4）断面收缩率ψ

断面收缩率为试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比即：

ψ=[（F0-F K）/F0]×100% 其中F0与F K分别为试样原始横截面积和拉断后缩颈处的最小横截面积。

三、实验设备

本实验采用微机控制电拉伸试验机，其最大载荷为200kN，配备有引伸计、负荷、位移、形变等传感器，曲线与数据均能自动绘制、记录、显示、计算和保存。

四、实验步骤

1）试样的准备

测量试样尺寸，用进度为0.02mm的游标卡尺测量直径（同一截面相互垂直的两个方向各量一次，至少测量三个截面），计算平均直径并以最小平均直径计算横截面积填入表内。测量标距填入表内。

拉伸实验记录表

2)试验设备的准备

（1）了解所用设备的基本原理，认识所用设备的性能、用途及特点。

（2）学习设备操作规程、安全事项和操作方法。

（3）调整并设置好所用设备及参数。

3）试验

设置“试验参数”：

试验方案名：金属拉伸引伸计

运行方向：拉向变形传感器：引伸计引伸计切换点：2

入口负荷：2

速度：5 起始判断点数：50 结束后除去点数：1 定负荷衰减率：80

返车位置：0 返车速度：0

同步曲线：位移——负荷

详细参数向导的设计：

试验方案名：金属拉伸引伸计试验处理方法：GB2282002（金属拉伸）

试样形状：棒材

定显结果项：拉伸强度、断后伸长率、最大力等。

设置“用户参数”：

试样材料、试样直径、试样长度等。

点击“试验”，显示试验结果，测量拉断试样的L K及F K，计算各个试验结果。

五、数据处理

试验结果显示：

试验结果计算：

屈服强度σs=32.02kN÷78.54mm2=407.7MPa

抗拉强度σb=51.31kN÷78.54mm2=653.3MPa

断后伸长率δ=[（122.82－100.00）÷100.00]×100%=22.82%

断面收缩率ψ=[（78.54－39.26）÷78.54]×100%=50.01%

六、思考题

（1）为什么塑性变形小的材料或在屈服点前拉伸的运行速度应设置较慢；试样在拉伸过程中为什么随着塑性变形增加强度增大。

答：①拉伸速度会对材料的屈服强度、抗拉强度等数据的测量造成影响。在低的拉伸速度下，有充足的时间利于缺陷的发展，从而强度值较小，而较大的拉伸速度下，材料的断裂主要是其化学键的破坏引起，测得的强度值较大，但不符合实际情况。

②形变导致位错密度增加，然后位错线交织在一起，限制其进一步运动，导致形变难以继续进行，宏观表现为金属的强化。

（2）试样拉断后如果断口在根部附近为什么要用移位法来测量伸长率。

答：低碳钢拉断时实际上并不是均匀伸长的，越靠近端部伸长得越少，如果断在标距点附近，直接测量的伸长量可能会偏小，所以采取位移法。位移法实际在做的事情是所谓的“断口移中”，右边多量一次移到左边去，这样量出来的比直接测量地大一些，也接近断在中间情况下的数值。

实验2 改性陶瓷的弯曲实验

一、实验目的

（1）掌握陶瓷材料性能指标的测定方法，加深对压缩、弯曲性能指标物理意义的理解。（2）了解组织形态和成分对力学性能特点的影响。

二、实验原理

弯曲强度：将试样在弯曲装置上经受弯曲塑性变形，不改变加力方向，直到达到规定的弯曲角度α或断裂前的最大载荷F bf所对应的应力即为弯曲强度σbf。

Σbf=F bf×L s/4×W

其中Ls为跨距，对于矩形试样截面系数W=bh2/6。

三、实验设备

设备同实验1。试样采用10×10×50的改性陶瓷。

四、实验步骤

1）试验设备的准备

（1）了解所用设备的基本原理，认识所用设备的性能、用途及特点。

（2）学习设备操作规程、安全事项和操作方法。

（3）调整并设置好所用设备及参数。

2）设置“试验参数”：

试验方案名：金属弯曲

运行方向：压向变形传感器：位移

入口负荷：2

速度：0.3 起始判断点数：50 结束后除去点数：1 定负荷衰减率：80